Modélisation numérique multiscalaire et étude expérimentale des dommages dans les composites en verre polymère et imprimé en 3D

par Pengfei Li

Projet de thèse en Mécanique

Sous la direction de Julien Yvonnet et de Michel Bornert.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec MSME - Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle (laboratoire) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    Les objectifs de ce travail sont de comprendre et prévoir les mécanismes de défaillance de ces matériaux hautement hétérogènes à deux échelles, l'échelle de la microstructure et l'échelle de la pièce, en combinant la caractérisation expérimentale des réseaux de fissures par des essais mécaniques, l'imagerie 3D par rayons X microtomographie de laboratoire associée à des méthodologies d'analyse d'image adaptées et des simulations numériques 3D basées sur la méthode de champ de phase. Les relations constitutives mécaniques et les paramètres associés, y compris les dommages, seront caractérisés à l'échelle micro et macroéconomique par des approches inverses combinant des recherches expérimentales et des simulations numériques effectuées à des échelles correspondantes et en tenant compte des microstructures et des géométries réelles des échantillons. Les modèles de dégâts microstructurés identifiés seront utilisés pour construire un modèle de propagation des fissures à l'échelle des pièces et porteront en compte les spécificités liées au matériel et au processus SLS. Les outils de modélisation résultants devraient permettre d'optimiser la conception et les paramètres de processus des pièces en vue d'améliorer leur durabilité.

  • Titre traduit

    Multiscale numerical modeling and experimental investigation of damage in 3D-printed polymer-glass composites


  • Résumé

    The objectives of this work are to understand and predict failure mechanisms in these highly heterogeneous materials at two scales, the scale of the microstructure and the scale of the workpiece, by combining experimental characterization of cracks networks by mechanical testing, 3D imaging by X-rays laboratory microtomography associated with adapted image analysis methodologies, and 3D numerical simulations based on the phase field method. The mechanical constitutive relations and the associated parameters, including the damage ones, will be characterized at the micro and macro scales by inverse approaches combining experimental investigations, and numerical simulations performed at corresponding scales and taking into account the actual microstructures and geometries of the samples. The identified microstructural damage models will be used to construct a crack propagation model at the scale of the workpieces, and will account for specificities related to the material and to the SLS process. The resulting modeling tools should allow to optimize the design and the process parameters of the workpieces in view of improving their durability.